你怎麼看待第九行星的研究理證及其可能影響?

附圖:


簡單版:
加州理工的 Konstantin Batygin 和 Mike Brown 從海王星軌道外面的六個天體的軌道數據間接推斷出了第九大行星的存在(99.993%的可信度),其質量為 10 個地球,繞太陽一周需要 2 萬年。現在其軌道已大致算出,就等著當它靠近太陽時的拍照的直接證據了。
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加長版:
2003 年時,Brown 帶領的團隊發現了當時太陽系中最遠的天體:小行星賽德娜(Sedna)。它離太陽最近時也有 76 個天文單位(地球到太陽的距離為 1 個天文單位,而賽德娜比冥王星的 40 個天文單位遠多了),而這個位置已經幾乎不受海王星的引力影響了:因此在冥王星外,應該有一個大質量的天體將賽德娜拖到了它現在的位置。

當時大家認為這個大天體並不一定是一個行星,因為如果在很久以前有一個恆星經過太陽系的話,那麼也可以影響賽德娜而使我們看到其現在的軌道。在與其它五個小天體的軌道一起分析後,Brown 團隊排除了其它可能,得到只有第九大行星的存在才能造成這六個小天體現在的軌道的結論。該行星距離太陽最近為 200 個天文單位,軌道周期約 2 萬年,質量約 10 個地球質量。現在日本的昴星團望遠鏡已經開始嘗試尋找該天體,五年之內應該會有直接的證據。

用來推斷的六個天體:Sedna, 2004 VN112, 2007 TG422, 2010 GB174, 2012 VP113, 2013 RFS98。

本回答主要的參考網頁:Astronomers say a Neptune-sized planet lurks beyond Pluto
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八大行星:喲,有個新人?
冥王星:我還在這兒站著呢!

(圖片來自:Cosmical - 22)


2016年3月最新進展 如何解讀柯依伯帶天體 uo3L91 被發現的消息? - haibaraemily 的回答

【到底發生了神馬?】


2016年1月20日,美國加州理工大學(Caltech)Batygin and Brown團隊在The Astronomical Journal(AJ)上發表了一篇論文: EVIDENCE FOR A DISTANT GIANT PLANET IN THE SOLAR SYSTEM 《太陽系遠處存在巨行星的證據》。(試了一下,貌似不是校園網沒有買版權也可以正常下載的)


↓截止到20160123這篇paper的下載量已經超過20w了,Batygin and Brown團隊恐成最大贏家2333333

【這篇文章講了啥?】


Trujillo and Sheppard團隊(2014)(注意下他們一會還要出鏡的) 在研究2012VP113的時候注意到柯伊伯帶(Kuiper Belt objects, KBOs)的一些矮行星和其他小的冰質星體的軌道傾向於聚集到一起(cluster together)。Batygin and Brown團隊通過分析這些軌道,認為這個現象出於偶然的概率僅有0.007%,也就是說,有99.993%的概率可以認為這個現象是由於某種機制的影響。在此基礎上,該團隊預測了「一個可能隱藏在冥王星以外軌道的之前未被發現的巨行星Planet X」的存在來解釋柯伊伯帶這些星體的軌道異常,並通過數學建模估算Planet X質量約10 個地球質量,距太陽最近距離為 200 個天文單位(AUs),最遠約600-1200AUs,平均距離約為海王星到太陽的20倍,軌道周期約1-2 萬年。


↓ Planet X的理論軌道,注意1) Sedna,2004 VN112,2007 TG422,2010 GB174,2012 VP113,2013 RFS98這七個星體的軌道,它們都是大離心率軌道,但卻在右邊近日點附近有明顯的聚攏趨勢,因此Batygin and Brown猜測有一個大星體在吸引它們影響它們的軌道;2)這貨軌道離心率有多大,相對於其他八大行星距太陽有多遠;3)紅色區域為根據計算的軌道鎖定的Subaru望遠鏡的搜索範圍

(DATA) JPL; BATYGIN AND BROWN/CALTECH; (DIAGRAM) A. CUADRA/SCIENCE

【關於Mike Brown】

美國加州理工大學(Caltech)Batygin and Brown團隊……這個名字怎麼這麼眼熟啊?


Long long ago,那還是十多年前,當冥王星還是九大行星的時候。由於冥王星在軌道、大小各個方面的與眾不同,再加上1992年柯伊伯帶的發現,關於冥王星是否是行星的爭議愈演愈烈,越來越多的科學家認為冥王星不是行星而只是柯伊伯帶的星體之一。最後的臨門一腳來自Mike Brown。2005年,Brown團隊發現了矮行星Eris。Eris的大小和冥王星Pluto差不多,質量還比Pluto大27%,再加上上面一張軌道圖裡面之前發現的Sedna等其他質量大小差不多量級的星體,如果冥王星是行星,其他這些豈不是都是行星?


↓ 注意Eris的大小

這一發現直接導致2006年的國際天文聯會(IAU)對「行星」的重新定義(Definition of planet),太陽系內的行星必須滿足:

1) 以太陽為公轉軌道中心;

2) 有足夠的質量來維持靜力學平衡(說人話就是,形狀是個球);

3) 有足夠的引力清除周圍軌道的其他星體(衛星不算)。

而只能滿足1)和2)的非衛星星體只能叫做「矮行星」。於是從此冥王星被正式驅逐出太陽系九大行星的行列,成為柯伊伯帶眾多矮行星的一員。


2010年,Mike Brown童鞋根據這段經歷出版了一本暢銷書 How I Killed Pluto and Why It Had It Coming

【NASA的報道里回答了幾個常見問題】


這顆行星是什麼時候發現的?

Planet X還沒有被發現,而且它是否存在在科學界依然存在爭議。1月20日發表的論文的預測是基於數學建模的結果


這顆行星的名字是什麼?

Batygin和Brown稱他們預測的這顆星體為「Planet Nine」,但實際上一顆星體的命名權屬於這顆星體的實際發現者。在人類過去漫長的搜尋歷程中,人們稱這顆海王星以外的星體為「Planet X」。
若這顆預測中的星體被觀測發現,它的名字必須經過國際天文聯會的批准。一般來說行星是以羅馬神話的諸神命名的。

下一步要做什麼?

天文學家們,包括Batygin and Brown團隊,都將開始使用世界最先進的望遠鏡在其預測的軌道上搜尋這顆星體。任何離太陽很遠的星體都是信號很弱非常難以探測到的,但天文學家的計算結果表示目前的望遠鏡水平是可能觀測到的。
Brown表示:「不管是我們還是其他團隊發現了這顆星體,我都會非常開心。這是我們發表這篇文章的原因。我們希望其他人和我們一起加入到這場振奮人心的搜尋之中。」

最重要的一點:

The announcement does not mean there is a new planet in our solar system.

人家寫的很清楚,目前雖然有很大概率理論上認為是有Planet X的存在,但實際上還沒有得到觀測結果,並不能認為是真的發現了!也就是這顆行星的存在,大小,周期,所有都還是理論上的。

【Science的報道關於下一步的搜尋工作做了更詳細的介紹】@山醒 最後的內容略作一點補充

關於去哪裡搜尋這顆行星,科學家們是有很多idea的,但儘管這樣還是很困難。因為軌道高度離心的星體在靠近太陽附近的時候速度最快,Planet X只能在距太陽200AU距離處停留非常短的時間。而且Brown表示,如果Planet X已經在那個位置了,那麼這麼亮的星體天文學家們可能已經觀測到過了。
相反,Planet X將在遠日點停留最久的時間,大部分望遠鏡都有能力在那個距離觀測到一個暗的星體,如哈勃望遠鏡或者夏威夷10m口徑的Keck望遠鏡,但這些望遠鏡的視野那麼小,在這麼大的範圍內尋找一個這麼小的暗的物體,難度如同大海撈針。
希望來了,日本位於夏威夷島的8m口徑的Subaru望遠鏡(すばる望遠鏡)有足夠的聚光能力可以探測到信號微弱的星體,加上它巨大的視野(Keck望遠鏡的75倍以上),或許可以大大提高搜尋力。Batygin and Brown團隊,以及其他競爭者們, Sheppard and Trujillo團隊(感覺被這倆團隊承包了……),都正在使用Subaru望遠鏡進行搜尋。Brown表示,這兩個團隊花費大約5年時間可以搜尋完Planet X可能潛伏的絕大多數區域。

也就是說5年內我們應該可以看到結果,但5年也只是理論上的5年內沒有找到也不能斷言不存在

【結語】

發現其他已知星體的軌道異常→假設新星體的存在,通過計算其重力對其他星體軌道的影響計算出可能的大小質量軌道和周期→鎖定某個時間大致出沒的位置,望遠鏡地毯式搜索→海王星和冥王星的發現。


Planet X目前也是這個節奏。

不要著急,我們還要慢慢等待~

NASA行星科學Director,Jim Green關於這個發現所說的這段話我很喜歡:「發現問題,獨立的理論計算和確認問題,尋求可能的解釋,展開討論,這是科學應當遵循的批判性思考(critical thinking)準則如果Planet X真的存在,我們會一起找到它,如果沒有找到,我們也會考慮其他的可能性來解釋這些軌道異常。

這就是科學。

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以上新聞信息來源:

  1. Science的新聞 Astronomers say a Neptune-sized planet lurks beyond Pluto 也就是 @山醒 解釋的內容
  2. Caltech的新聞 Caltech Researchers Find Evidence of a Real Ninth Planet
  3. NASA的新聞 Hypothetical "Planet X": In Depth

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本文同步更新於個人微信號twinkle_crystal_ball(為保護版權之用,不用關注),未經許可嚴禁轉載~


人類的眼光正在踏踏實實的往外延伸,有人會說意義是什麼?難道僅僅是科普書籍中的修改,又或者是滿足發燒友的好奇心?人類的可知歷程對於宇宙來說太渺小了,雖然我們知道了很多宇宙規則,但還有許多未知並不知道,如果恐龍滅絕是真,如果霍金前幾天所說的有科學依據,大多數的天文研究,更多的反映的是人類的求生慾望


只是理論上推理出第九大行星的存在,並沒有真正觀測到第九大行星的存在。所以我們只需要靜靜的等候有人觀測到它,也許是一周之後,也許是一年之後,也許永遠都觀測不到

PS:如果它存在的話,叫什麼名字好呢


繼冥王星降級以後,行星的定義或被再次修改。

隨著觀測水平的提高,觀測數據的增加,人類對太陽系會有更多的了解.八大行星之外,還有好多未了解的系內星體,冥王星於1930年被發現,在2006年被降級為矮行星,主要的原因就在於2003年的時候發現了一個個頭比冥王星要大,當時傳言會成為第十大行星的2003-UB313(齊娜).

結果大家都知道了,齊娜沒有成為第十大行星,反而讓第九號行星降級了.為了讓降級名正言順,當年的天文學大會還專門通過了一個關於行星的定義.

歷史還在重演,這次又有了新的發現,這顆可能成為新的第九大行星的星體有10個地球大小,將掀起新一輪的輿論高潮.隨著時間的推移,新觀測數據的詳實,未來的某屆國際天文學大會將會給出新的定論.

不排除,以後還會發現軌道超遠,周期超長的"行星",或許他們會被納入行星的家庭,又或許他們會組建一個新的家庭.

值得高興的是,人類對太陽系又多了解了一大步.


至少人類想發射個探測器去這個Planet X的希望應該是破滅了……


占星界恐成最大輸家。


真發現的話,就會有人把自己運氣不好歸罪於X逆。


旅行者號飛出太陽系的時間遙遙無期了。。


中學物理課本又要重印了。


這軌道真恐怖。

當初剛發現賽德娜的時候,對她的軌道已經震驚不已,那麼遠,那麼斜。

而行星x秒了賽德娜。


我突然想會不會是一艘大質量外星飛船

嚴肅臉


突然想到AC很早就在《與拉瑪相會》中提到第十大行星了,還命名為冥後星。


占星是輸家?


成天忙著算星座占星星的妖艷賤貨們有新玩具了。。。


美少女戰士要有新角色了!!!


最近還有一些對太陽系存在第二顆恆星的可能性的研究,其位置離太陽非常遙遠,大約1光年(一顆棕矮星)。每1000萬年就會圍繞太陽轉一次,如果是真的就解釋了地球周期性的物種滅絕,沒準也能解釋在200天文單位的距離會有一顆10地球質量的行星



不過這項研究缺乏很多科學依據,坐等各大天文研究局開大招_φ(?_?


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